Разработка способа и устройства с системой распыла для вакуум-сублимационного обезвоживания экстракта стевии

• Автор: Воронин, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 176 с. : ил.

Введение
Глава 1. Современное состояние теории и техники сублимационной сушки пищевых продуктов 1
1.1. Анализ исследований процессов гранулирования и сублимационной сушки жидких и пастообразных пищевых продуктов
1.1.1. Обзор результатов исследований по сублимационной сушке гранулированных материалов
1.1.2. Обзорный анализ фракционнодисперсного материала, состоящего из частиц произвольной формы
1.1.3. Анализ количественной оценки распределения пластинчешуек по размерам в общей массе нолидиспсрсного материала

1.2. Вакуумное сублимационное обезвоживание при различных видах энергоподвода

1.3. Анализ экспериментальных и теоретических работ по интенсификации процесса сублимационной сушки

1.3.1. Физические основы интенсификации процесса сублимационной сушки

1.3.2 Сублимационная сушка материала в тонком слое

1.4. Анализ существующий конструкций вакуумсублимационных сушильных установок с различными способами ввода продукта
1.5. Обоснование выбора экстракта стевии стевиозод как объекта сушки
1.6. Цель и задачи исследований Глава 2. Исследование основных характеристик стсвнозида как
объекта вакуум сублимационной сушки
2.1. Определение криоскопичсской температуры и количества вымороженной влаги
2.2. Определение динамической вязкости экстракта стевии
2.3. Определение коэффициента поверхностного натяжения экстракта стевии
Глава 3. Экспериментальные исследования процесса вакуум сублимационной сушки системы распыла
3.1. Описание экспериментальной установки и методика проведения экспериментов
3.1.1. Описание вакуум сублимационной установки
3.1.2. Описание распиливающего модуля
3.2. Изучение процесса вакуум сублимационной сушки при ИК энергоподводе
3.2.1. Сушка под действием ИКизлучения
3.3. Изучение кинетики процесса вакуумсублимационной сушки экстракта стевии системы распыла
3.4. Определение оптимальных параметров работы сушилки
3.5. Выбор компромиссных решений задачи оптимизации
процесса
Глава 4. Математическое моделирование тепло маееообмена и разрушения капель раствора стевиозида при сублимационной сушке
4.1. Общие замечания
4.2. Подача гетерогенной смеси в вакуумную камеру
4.3. Определение среднечисленного размера капель
4.4. Идентификация толщины тврдой фазы частицы
4.5. Определение напряжений для полей среды 1 Глава 5. Практическое применение результатов исследований
5.1. Устройство для распыления жидкого продукта в вакуум сублимационной сушилке
5.2. Устройство для распыления жидкого продукта в вакуум сублимационной сушилке
Глава 6. Бизнес планирование реализации инновационного проекта
6.1. Резюме
6. 2. Описание отрасли и предприятия 6. 3. Характеристика услуг и продукции 6. 4. Конкуренция и конкурентное преимущество
6. 5. План производства
6.6. План материальнотехнического обеспечения и капитальных вложений
6.7. Организационный план
6.8. Финансовый план
6.9. Потенциальные риски
6 Анализ чувствительности проекта Основные выводы и результаты проекта Библиографический список Приложение А
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
г время, с
а коэффициент температуропроводности мс е диэлектрическая проницаемость е диэлектрические потери
Я коэффициент теплопроводности, ВтмК,
8 толщина образца, м р плотность, кгм
А разность, приращение
с коэффициент емкости влажного воздуха в пористом теле, Па1 удельная тепломкость кДжкгК
Е напряженность электромагнитного поля, Вм
масса сухих веществ, кг
О масса продукта, кг расход, кгч
И высота слоя исследуемого материала, м
к коэффициент фильтрационного переноса влаги, с заранее заданная постоянная величина
К крископическля постоянная раствора, коэффициент переноса влаги, с т масса материала, кг
Умощность, кВт
Р удельная мощность, Втм3 р давление, Па
количество теплоты, Дж, производительность, м3ч, поток энергии, кДжч, мощность кВт
плотность теплового потока, Втм2, источник энергии, Кс
К радиус цилиндра, м
г текущая координата, м, удельная теплота испарения жидкости, Джкг, радиус жгута, м
Гтемпература, К
температура, С и влагосодержание, кгкг
V скорость движения жгута, мс
скорость движения азота, мс
IV мощность внутреннего источника теплоты, Втм3, влажность, , кгкг
2 текущая координата, м
Р угол диэлектрических потерь
у частота электромагнитных колебаний, Гц, некоторая безразмерная величина е некоторая безразмерная величина, диэлектрическая проницаемость продукта, коэффициент поглощения продуктом СВЧ энергии со частота вращения, с1, количество вымороженной влаги х текущая координата, м
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Вместе с тем изучение процессов гранулирования и сушки в гранулах проводится во многих институтах, занимающихся проблемами развития техники и технологии пищевой промышленности. В настоящие время известен ряд отечественных и зарубежных работ, в которых изучалась сублимационная сушка дисперсных материалов в вакууме при различных условиях организации процесса. Так, в работе В. В. Илюхина анализируется влияние масштабного фактора на интенсивность сублимационной сушки. Моделью исследований являлись отдельно взятые сферические гранулы мясного фарша со средним диаметром от 7, до ,3 3 м, к которым осуществлялся радиационный энергоподвод. С экспериментальный коэффициент. Автором делается вывод, что уменьшение размера гранул с целью интенсификации процесса сублимационной сушки является рациональным. В идеале целесообразно уменьшение определяющего размера до величины, равной толщине зоны сублимации. Н.Т Нсе и М. М. РПвиогЛ. Авторами разработана аналитическая модель процесса сушки отдельно взятой гранулы. Получены уравнения для расчета длительности сублимации с учетом прогрева высыхающего материала по мере углубления фронта фазового перехода. Теоретическое и экспериментальное изучение сублимационной сушки гранулированного материала в условиях высокотемпературного радиационного энергоподвода выполнено И. Л. Аксельродом. В частности, им установлено, что чем меньше зерна сушимого материала, тем быстрее интенсивность прошедшего через слой излучения достигает максимального значения, которое соответствует полному испарению. При проведении экспериментов применялись гранулы диаметром от 0, 3 до 1 3м. Экспериментальное исследование процесса сушки мясных гранул в условии их вибрационного перемешивания выполнено В. И. Цюпой. Сделан вывод о целесообразности максимального измельчения продукта перед сублимационной сушкой. В работе Д. С. Карадимова изучена сублимационная сушка гранулированного болгарского йогурта в слое с вибрационным перемешиванием. Отмечено, что более мелкие гранулы подвержены интенсивному истиранию и уносу потоком пара. Вопросу влияния масштабного фактора и формы тела на интенсивность процесса сублимационного обезвоживания посвящен ряд работ Гинзбурга и Б. М. Ляховицкого. Объектом исследований являлись тела из нафталина, имевшие различную форму конус, пластина, шар, призма. Характерный размер образцов был равен ч0 3м. Наибольшая интенсивность обезвоживания достигается у тел конической формы, далее следуют пластина и шар . Значительные исследования сублимационного обезвоживания гранулированных продуктов проведены во МНИИППе г. Кишинев под руководством В. Г. Поповского 2 5 и др Объектом исследований являлись дисперсные материалы, состоящие из частиц, получаемых путем дробления замороженных блоков фруктовых соков и паст. В качестве обобщающего критерия гранулометрического состава выбиралась масса гранулированного материала в состоянии свободной засыпки насыпная масса, кгм3. В зависимости от величины принятого критерия определена длительность процесса сушки и производительность сублимационной установки. Экспериментально найдено, что производительность достигает максимума присушке гранулированного сырья с насыпной массой 0 кгг. В качестве оптимальной величины насыпной массы гранулированного продукта указаны следующие значения 0 кгм3 р 0 кгм3. Рекомендуемые величины Р найдены авторами эмпирически и по этой причине не могут быть без дополнительных исследований применены для материалов и условий сушки, отличных от рассматриваемых в . Отмечена перспективность непрерывного способа замораживашя фруктовых пюре для сублимационной сушки на грануляторе Л0 гранулятор с охлаждаемым барабаном, продукт замораживался в тонком слое о,4КГ3 м, а затем скалывался в виде отдельных пластин со средним размером 5х3м 5. Насыпная масса такого материала составляет 0 5 0 кгм3, длительность сушки его сокращается на в сравнении с обезвоживанием в сплошном слое. Ниже нами будет показано, что для экономически эффективной работы подобных аппаратов замораживания, их режим и размер частиц пластинчешуек должны выбираться только на основании комплексного анализа.